局部供应硝酸盐诱导玉米侧根生长的基因型差异

以两个玉米(Zea.mays.L.)自交系478和Wu312为研究材料,采用琼脂培养方法,研究局部供应不同浓度的硝酸盐(NO3-)对侧根生长的影响。结果表明,根系局部供应0.5mmol/L硝酸盐,可以促进两个基因型相应部位的侧根长度,对478的促进效果显著高于Wu312。在双层局部供应0.5mmol/L硝酸盐时,能够刺激两个层次478局部侧根伸长,而Wu312只在上层表现出促进作用。多浓度试验结果表明,在0.5～25mmol/L范围内,局部供应硝酸盐均能在478上表现促进效果。而在Wu312上,当局部硝酸盐浓度超过5mmol/L,刺激作用消失。在低浓度范围内,局部供氮不影响侧根。当局部供应的硝酸盐浓度超过5mmol/L时,Wu312的侧根数量急剧下降,超过15mmol/L后,478的侧根数量开始下降。478侧根对局部硝酸盐刺激的响应能力显著高于Wu312。     

不同氮效率玉米杂交种的根系生长、氮素吸收与产量形成

以氮效率不同的4个玉米杂交种(组合)为材料,在两个氮水平下分析了根系大小与氮素累积及产量形成方面的相互关系。结果表明,氮高效杂交种(NE1和ND108)吸氮量显著高于氮低效品种,但这种差异主要来自于吐丝后氮累积量,而在前期不同基因型间氮素累积差异不显著。两个氮水平下,氮高效品种NE1和ND108都具有较大的根系;在不施氮条件下,氮低效品种209115的根系干重与ND108相近,而其氮累积量及产量均最低。说明根系大小是决定氮累积量的主导因素,但氮吸收速率的作用也不可忽视。     

玉米苗期根系对氮胁迫反应的配合力分析

研究利用7个玉米自交系,采用NC-Ⅱ设计,分析了玉米苗期根系性状对氮胁迫反应的配合力及遗传参数变化。结果表明,在2个氮水平下,玉米苗期根系性状的一般配合力、特殊配合力都存在显著的基因型差异,而且不同的基因型在氮胁迫下的反应也不尽相同。高氮下,根系性状除轴根长以外均以非加性遗传为主;氮胁迫下,除轴根数以外的根系性状以加性遗传为主。2个氮水平下,根干重、总根长和侧根长的广义遗传力均较高;与高氮处理相比,在低氮胁迫下,根系性状的广义遗传力表现为下降趋势,根干重、总根长和侧根长的狭义遗传力有上升的趋势。     

两个玉米品种灌浆期叶片氮转移效率差异的分子机制

【目的】 提高玉米氮效率是实现农业高产高效的重要措施,而花后叶片的衰老和玉米的氮效率密切相关。为此,在田间条件下研究了叶片衰老过程与氮转移效率的关系,尤其是不同玉米品种氮转移效率差异的分子机制。 【方法】 田间试验选择中度绿熟玉米品种先玉335 (XY335) 和持绿玉米品种NE9为供试作物,设施N 45,120和240 kg/hm2三个水平。测定了玉米吐丝期以及吐丝后7 d、14 d、21 d、28 d、35 d、42 d和成熟期茎、叶、籽粒氮含量和花后绿叶面积,吐丝期及吐丝后14 d、28 d、42 d和成熟期叶片氮浓度,以及吐丝期和灌浆期叶片中SPAD、可溶性蛋白浓度、游离氨基酸浓度和ZmSee2β (玉米叶片中协同衰老的蛋白酶–豆荚蛋白的基因) 基因表达的变化,计算了叶片氮转移效率。 【结果】 品种XY335具有比品种NE9更高的产量,随施氮量的增加品种XY335的籽粒产量较品种NE9增加更加显著。虽然两个品种的收获指数没有差异,但是品种XY335的氮素收获指数高于品种NE9,并且品种XY335营养器官的氮转移效率高于品种NE9,整体高8.28个百分点 (P < 0.05)。品种XY335叶片氮转移效率比品种NE9高出12.89个百分点,而二者茎的氮转移效率没有差异。品种XY335花后叶片中氮浓度开始降低的时间早于品种NE9,在低氮条件下尤为明显。成熟期时,三个氮水平处理下品种XY335叶片中的氮含量均低于品种NE9。从吐丝期到灌浆期,品种XY335叶片中可溶性蛋白的降解率高于品种NE9,其中N45处理下高16.5个百分点,N120处理下高6.2个百分点。从吐丝期到灌浆期叶片中游离氨基酸的浓度不断增加,而品种XY335叶片中的增加幅度大于品种NE9。从吐丝期到灌浆期叶片中 ZmSee2β基因表达量增加,而随施氮量减少品种XY335叶片中表达量高于品种NE9,表明品种XY335叶片中蛋白降解得更加迅速。 【结论】 相对于绿熟品种NE9,品种XY335具有籽粒产量高和籽粒氮素积累强的特点。这不仅由于吐丝后品种XY335具有较强的氮素吸收能力,而且因为品种XY335有更高的叶片氮转移效率。品种XY335叶片氮转移效率高可能是因为控制蛋白质降解的ZmSee2β基因表达能力强,提高了叶片中蛋白质的降解速度。      

玉米自交系木质部伤流液中氮素形态差异及其与氮效率的关系

研究了苗期玉米木质部伤流液中的氨基酸/硝态氮水平变异及其与田间产量的相互关系。在两个氮水平下,10个玉米自交系的田间产量变异分别达53.80%（不施氮）和59.89%(高氮),盆栽条件下苗期生物量变异为23.82%(不施氮)和26.37%(高氮),苗期生物量与田间产量间相关不显著。苗期木质部伤流液中不同形态氮的含量变化较大,低、高氮水平下,氨基酸浓度的变异系数分别为100.80%和60.45%,硝态氮分别为43.33%和16.82%,氨基酸/硝态氮的变异系数分别为118.39%和54.91%。在低氮条件下,伤流液中的氨基酸浓度、氨基酸/硝态氮与田间产量的相关达到极显著,这可能与氮在根中的还原及地上与地下部氮循环有密切关系,有可能作为低氮条件下氮高效品种筛选的指标之一。     

玉米硝酸盐累积及其在适应持续低氮胁迫中的作用

旱地作物吸收氮素的主要形态是硝酸盐,硝酸盐的积累与再利用对植物适应低氮土壤环境具有重要意义。本试验利用两个硝酸盐累积能力不同的玉米自交系478（硝酸盐积累低）和W312（硝酸盐积累高）为研究材料,研究玉米的硝酸盐累积及其在适应持续低氮胁迫中的作用。结果表明,W312的硝酸还原酶活性和NR基因的表达都弱于478,而体内氨基酸含量显著较低。对一个可能与液泡膜硝酸盐转运有关的氯离子通道蛋白基因（ZmCLC）的表达分析发现,478的ZmCLC表达显著强于W312。说明W312硝酸盐积累能力强主要是由于其较弱的氮同化能力,而不是硝酸盐向液泡的运输能力强。在砂培体系并持续缺氮条件下,W312叶绿素含量（SPAD值）显著高于478,表明植株体内较高硝酸盐累积有助于W312适应持续缺氮的土壤环境。     

密度、 氮肥对玉米杂交种节根数量的影响

【目的】玉米地上和地下茎节生长的节根分别被定义为地上节根(气生根)和地下节根; 地上和地下节根在玉米生长全生育期的水分、 养分吸收以及抗倒伏方面起重要作用。密度和氮肥施用是作物生长和高产最为关键的两个农学影响因子,研究高产密植栽培中氮素如何影响玉米地上及地下节根数的变化,可为选择适宜的品种提供依据。【方法】以玉米自交系GEMS30、 Zheng653、 Mo17、 B73、 CIMBL153为母本,以武312(Wu312)及其近等基因系为父本组配的10对测交组合为试验材料,在2个密度水平(60000和80040 plant/hm2)和3个氮水平(0、 120和240 kg/hm2)下,通过田间挖根,然后按照玉米生长的轮次逐一割下节根并记录数量,同时利用NK-100型数显式弹簧拉力计测定地上第3节位的抗倒拉力。研究总节根数、 地上节根数(气生根)、 地下节根数、 茎秆抗倒拉力和产量的变化规律及其相互关系。【结果】本研究条件下,高密度显著降低产量; 供氮水平也显著影响产量,N 120 kg/hm2时产量高于N 0和240 kg/hm2。地上节根和地下节根数均受氮肥、 密度及氮肥密度互作的显著影响。高密种植平均使地上节根数减少3~6条,而地下节根数量不受影响; 抗倒拉力降低14%~29%,但是在N 240 kg/hm2条件下,高密度对地上和地下节根数的影响不显著。在N 120 kg/hm2供应条件下的地上和地下节根数、 抗倒拉力均高于不施氮,低密度下玉米地上节根数也高于N 240 kg/hm2。不同杂交种的地上节根对氮和密度的响应存在显著差异,其中以B73为母本的2个基因型最为敏感。相关分析表明,在N 0和N 120 kg/hm2条件下,无论密度高低,地下节根数与产量都呈显著正相关; 在低密度下N 0和N 120 kg /hm2条件下, 地下节根数与抗倒拉力呈显著正相关。但高密度在N0下,地上节根数与产量呈显著负相关。【结论】在适宜栽培条件下,地下和地上节根数量多,抗倒能力强,产量高,地下节根数对产量和抗倒伏的贡献相对更为重要。在胁迫条件下,过多的地上节根数可能对产量形成起负作用。因此,根据目标产量,在适宜栽培条件下,选择地下节根数多的品种可以提高产量和抗倒伏率。     

低磷胁迫下玉米自交系配合力分析

缺磷是限制作物生产的重要因素之一。通过遗传改良提高玉米杂交种的磷吸收利用能力,是提高磷肥利用率的一条重要途径。本研究利用磷肥长期定位田,在前期磷高效自交系筛选的基础上,对低磷胁迫下玉米自交系的配合力进行分析,以期为磷高效育种选择亲本提供依据。研究结果表明,鲁原92×7922为高磷高效型杂交组合,减产率达67.2%;Mo17×7922为低磷高效型杂交组合,减产率只有3.5%。耐低磷育种中,高配合力自交系为CA200和Mo17;低配合力自交系为丹黄02、107、原引1号、鲁原92、3189、Oh43和黄C;中配合力自交系为91041-1、CA170、L种和7922。低磷条件下,组合产量与空秆率、成熟期熟相呈负相关,即早熟型且空秆少的玉米品种较为耐低磷胁迫。     

华北区部分主栽玉米杂交种的氮效率分析

玉米生产中氮肥的过量施用,不但导致氮肥利用率下降,生产成本提高,而且还会造成地下水污染,因而越来越受到人们的重视.选用氮高效作物品种是解决这些问题的重要途径.本试验利用华北地区主栽的8个杂交种在高、低氮条件下研究了产量、吸氮量、氮效率及其生理基础.两年结果表明,不同玉米杂交种的产量、氮效率和不同生育期吸氮量都存在显著的基因型差异.农大108高、低氮条件下都有较高产量,且吸氮量高,成熟期茎秆氮残留多.中单2996在两个氮水平和两种土壤条件下,吸氮量相对较高,茎秆残留少,氮转移率较高.通径分析表明,吸收效率对     

气候变化和品种更替对东北地区春玉米产量潜力的影响

东北地区是中国重要的粮食生产基地。近50 a中国东北地区正经历着一次显著的增温过程,年平均气温每10a增加0.38℃。明确气候变化对东北春玉米产量的影响以及新品种对产量的贡献对实际生产有重要的指导意义。该文利用通过参数调试与验证后的APSIM-Maize模型,对吉林梨树县春玉米的产量潜力进行模拟分析,解析了不同年代育成的玉米品种的产量潜力,明确了气候变化对春玉米产量潜力的影响以及品种对增产的贡献。结果表明,假设1961－2010年种植的玉米品种不改变,种植20世纪60年代的农家种50 a平均产量潜力为7 879 kg/hm2,种植70年代育成品种50 a平均产量潜力为11 482 kg/hm2,种植80年代育成品种50 a平均产量潜力为12 148 kg/hm2,种植90年代育成品种50 a平均产量潜力为13 400 kg/hm2,种植2000年以后育成的玉米品种50 a平均产量潜力为14 139 kg/hm2,随玉米品种育成年代的后移而增大;1961－2010年随着新品种的育成而不断更替品种时,产量潜力50 a平均值为11 537 kg/hm2。在栽培管理措施不改变的条件下,1961－2010年种植同一品种,产量潜力呈下降的趋势,气候变化对玉米产量潜力的影响表现出负效应,减产率在22%～26%,生育阶段内日照时数的下降是产量潜力下降的主要气候因素;当品种不断更替时,玉米的产量潜力呈上升的趋势,新品种的增产贡献率为46.1%～79.0%,品种的改良对气候变化的负效应有一定的补偿作用;新玉米品种从开花到成熟生育阶段天数延长,成熟期生物量和收获指数增大有利于产量的提高。